虛擬手術(shù)規(guī)劃在肺結(jié)節(jié)微彈簧圈定位胸腔鏡切除術(shù)中的應(yīng)用

崔翔宇 魯瑞珍 由玉梅 韓文潔 張志學(xué) 趙景嵐

［摘要］ 目的

探討基于醫(yī)學(xué)影像控制系統(tǒng)虛擬圍手術(shù)期規(guī)劃在肺結(jié)節(jié)有創(chuàng)定位解剖性亞肺葉胸腔鏡切除術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值。

方法 收集2019年4月—2020年7月于青島市中心醫(yī)院胸外科行胸腔鏡亞肺葉切除術(shù)的病人75例。根據(jù)對病人肺結(jié)節(jié)采取的定位方法分為三維重建、微彈簧圈及三維重建+微彈簧圈3組，比較3組并發(fā)癥、定位時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、確定結(jié)節(jié)位置時(shí)間、使用閉合器釘倉數(shù)量、結(jié)節(jié)一次性切除情況及住院總費(fèi)用的差異。

結(jié)果

3組定位方法定位時(shí)間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=265.37，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組較三維重建組和微彈簧圈組的定位時(shí)間長，三維重建組較微彈簧圈組的定位時(shí)間長（P<0.05）。3組確定病變結(jié)節(jié)位置時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=2.98，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組長于三維重建組和微彈簧圈組（P<0.05）。3組使用閉合器釘倉數(shù)量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=2.51，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組使用數(shù)量少于三維重建組（P<0.05）。3組的手術(shù)時(shí)間、住院總費(fèi)用和結(jié)節(jié)一次切除率差異無顯著意義（P＞0.05）。

結(jié)論 肺結(jié)節(jié)穿刺定位后行三維重建虛擬手術(shù)規(guī)劃并聯(lián)合微彈簧圈標(biāo)記定位，在解剖性亞肺葉胸腔鏡切除術(shù)中可確保安全切緣距離，同時(shí)能迅速確定離體組織病變結(jié)節(jié)位置，有精準(zhǔn)、安全、有效的特點(diǎn)，具有很好的臨床應(yīng)用價(jià)值。

［關(guān)鍵詞］ 成像，三維；胸外科手術(shù)，電視輔助；定位；多發(fā)性肺結(jié)節(jié)

［中圖分類號］ R445;R561

［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］ A

［文章編號］ 2096-5532（2023）06-0921-05

doi：10.11712/jms.2096-5532.2023.59.193

［網(wǎng)絡(luò)出版］ https：//link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20231229.1009.001;2023-12-29 12：08：08

APPLICATION OF VIRTUAL SURGICAL PLANNING IN THORACOSCOPIC RESECTION WITH MICROCOIL LOCALIZATION FOR PULMONARY NODULES

CUI Xiangyu， LU Ruizhen， YOU Yumei， HAN Wenjie， ZHANG Zhixue， ZHAO Jinglan

（Department of Thoracic Surgery， The Affiliated Central Hospital of Qingdao University， Qingdao 266042， China）

; ［ABSTRACT］ObjectiveTo evaluate the value of perioperative virtual planning based on the medical image control system for thoracoscopic anatomical sublobectomy with invasive localization for pulmonary nodules.

MethodsWe included a total of 75 patients who underwent thoracoscopic sublobectomy in the Department of Thoracic Surgery of Qingdao Central Hospital from April 2019 to July 2020. According to the lung nodule localization methods， they were divided into three groups： three-dimensional （3D） reconstruction group， microcoil group， and 3D reconstruction + microcoil group. The three groups were compared in terms of complications， localization time， surgical time， nodule localization time， the number of closure staples used， first-attempt success rate for nodule resection， and total hospitalization cost.

ResultsThe localization time differed significantly between the three groups （F=265.37，P<0.05）; the 3D reconstruction + microcoil group had a significantly longer localization time than the 3D reconstruction group and the microcoil group， and the 3D reconstruction group had a significantly longer localization time than the microcoil group （P<0.05）. The nodule localization time was significantly different between the three groups （F=2.98，P<0.05）， which was significantly longer in the 3D reconstruction + microcoil group than in the 3D reconstruction group and the micro coil group （P<0.05）. There was a significant difference in the number of staples used between the three groups （F=2.51，P<0.05）; the 3D reconstruction + microcoil group used significantly fewer staples than the 3D reconstruction group （P<0.05）. No significant differences were found between the three groups in surgical time， total hospitalization cost， and first-attempt success rate for nodule resection （P>0.05）.

Conclusion3D reconstruction-based virtual surgical planning combined with microcoil localization after puncture localization of pulmonary nodules can ensure a safe distance to the margin and quickly determine the location of no-

dules during thoracoscopic anatomical sublobectomy. It is accurate， safe， effective， and of great value for clinical application.

［KEY WORDS］imaging， three-dimensional; thoracic surgery， video-assisted; positioning; multiple pulmonary nodules

肺段切除是早期發(fā)現(xiàn)的肺結(jié)節(jié)的有效診療手段。但肺段解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、變異較多，肺段精準(zhǔn)切除較為困難。特別對于位置較深、體積較小、亞實(shí)性的結(jié)節(jié)，術(shù)中難以找到［1-2］。精準(zhǔn)有效地切除肺段、提高手術(shù)的成功率是胸外科研究的熱點(diǎn)。目前尚未發(fā)現(xiàn)三維重建技術(shù)與微彈簧圈穿刺定位技術(shù)在肺結(jié)節(jié)定位胸腔鏡切除手術(shù)中應(yīng)用的對比研究文獻(xiàn)。我院術(shù)前將三維重建和微彈簧圈定位肺結(jié)節(jié)聯(lián)合應(yīng)用，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，彌補(bǔ)三維重建的不足，縮短術(shù)中發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)的時(shí)間，提高解剖性肺段精準(zhǔn)切除的安全性、有效性，以期為臨床肺小結(jié)節(jié)外科手術(shù)治療提供參考?，F(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2019年4月—2020年7月于青島市中心醫(yī)院胸外科行胸腔鏡亞肺葉切除手術(shù)的病人75例，其中女性45例，男性30例，年齡36～77歲。按術(shù)前對病人采取的定位方法不同分為單純?nèi)S重建肺結(jié)節(jié)定位組（三維重建組，A組）、單純肺結(jié)節(jié)微彈簧圈標(biāo)記定位（微彈簧圈組，B組）及三維重建+微彈簧圈肺結(jié)節(jié)定位組（三維重建+微彈簧圈組，C組），每組25例。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)，所有入組病人均簽署知情同意書。

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①臨床CT隨訪1年以上高度懷疑為惡性病變的病人；②術(shù)前已獲病理學(xué)支持為原位腺癌、微浸潤性腺癌或者浸潤性腺癌且無肺外轉(zhuǎn)移且影像學(xué)檢查證實(shí)腫瘤倍增時(shí)間≥400 d的病人；③在肺高分辨率CT下肺內(nèi)周圍型非侵襲性病變（肺實(shí)質(zhì)外側(cè)1/3）、病變直徑在0.5～2.0 cm且純磨玻璃結(jié)節(jié)或?qū)嵭猿煞帧?0%的非純磨玻璃結(jié)節(jié)病人；④同意參加本研究并且簽署知情同意書和臨床手術(shù)及CT引導(dǎo)下肺穿刺知情同意書的病人。排除標(biāo)準(zhǔn)：①直徑<0.5 cm的純磨玻璃影結(jié)節(jié)病人；②凝血障礙和嚴(yán)重心、肺功能不全無法耐受手術(shù)的病人；③合并其他病變情況需先行處理的病人。

1.3 設(shè)備與材料

采用美國GE Lightspeed 16排螺旋CT，掃描方法：掃描時(shí)囑病人平靜呼吸，根據(jù)結(jié)節(jié)所在位置確定掃描層面，掃描層厚2.5 mm，重建層厚2.5 mm，螺距1.375∶1。采用美國COOK公司的微彈簧圈（國械注進(jìn)20173776536，規(guī)格9、15 cm）和日本八光公司的穿刺針（國械注進(jìn)20173156872，規(guī)格22G）。肺結(jié)節(jié)數(shù)字三維重建采用Mimics Medical 21.0虛擬三維重建軟件（MIMICS）。

1.4 肺結(jié)節(jié)定位方法

1.4.1 三維重建定位方法 將胸部CT圖像導(dǎo)入MIMICS軟件，對肺結(jié)節(jié)、動靜脈血管及支氣管進(jìn)行重建，明確肺結(jié)節(jié)所在靶肺段、肺葉解剖關(guān)系，規(guī)劃手術(shù)方案。MIMICS虛擬三維重建由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并能熟練操作的主治醫(yī)師完成。

1.4.2 微彈簧圈定位法 ①選取適宜穿刺路徑擺放體位（穿刺路徑一般取結(jié)節(jié)至胸膜最短徑），體位擺放要求穩(wěn)定。②低劑量CT掃描，體表標(biāo)記定位，消毒、鋪洞巾、局部浸潤麻醉。③非血管介入穿刺針沿穿刺路徑穿刺至胸膜，行胸膜麻醉；行低劑量CT掃描（臟、壁層胸膜間最好形成液平便于留尾）。④非血管介入穿刺針入肺，針尖至結(jié)節(jié)旁（<1 cm）行低劑量CT掃描。⑤將彈簧圈頭端沿非血管介入穿刺針推至結(jié)節(jié)邊緣，退針（非血管介入穿刺針退至臟層胸膜外），低劑量CT掃描。⑥將彈簧圈尾端完全推出至臟層胸膜表面（留尾），囑病人屏氣后拔針，局部包扎。行低劑量CT掃描，檢查有無出血、氣胸等并發(fā)癥，觀察彈簧圈位置。囑病人靜臥休息，觀察10 min，如病人無明顯不適即可返回病房待手術(shù)。穿刺定位由從事放射介入工作>10年的副主任醫(yī)師完成。

1.4.3 三維重建+微彈簧圈定位 將三維重建定位和微彈簧圈定位聯(lián)合應(yīng)用。

1.5 手術(shù)方法

①采用雙腔氣管插管全麻，單肺通氣，選取腋中線第7肋間約1 cm切口作為觀察孔，腋前線第4或第5肋間約3～4 cm切口作為主操作切口；②置入切口保護(hù)套及腔鏡器械，離斷靶肺段動脈、支氣管、靜脈，注意保留段間靜脈避免損傷，利用肺膨脹萎陷原理確定段間平面，直線切割吻合器切除靶肺段送快速病理檢查，淋巴結(jié)采樣，嚴(yán)格止血，放置20號引流管1根。手術(shù)由從事胸外科工作>30年的同一主任醫(yī)師完成。

1.6 觀察指標(biāo)

收集病人的性別、年齡、結(jié)節(jié)位置、結(jié)節(jié)大小、結(jié)節(jié)深度、結(jié)節(jié)影像學(xué)表現(xiàn)等信息。比較3組定位成功率和并發(fā)癥發(fā)生率；比較3組病人的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、結(jié)節(jié)切緣距離、切除病變組織后尋找病灶時(shí)間、使用閉合器釘倉數(shù)量、結(jié)節(jié)一次性切除情況及住院總費(fèi)用。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，多組均數(shù)的比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法。計(jì)數(shù)資料以例數(shù)和百分?jǐn)?shù)表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)和Fisher確切概率法。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)? 果

2.1 3組病人基線情況比較

本研究75例病人中，右肺上、中、下葉結(jié)節(jié)病人分別有23、6、14例，左肺上、下葉結(jié)節(jié)病人分別有17、15例。所有病人的病變直徑為 0.5～2.0 cm，病變距離最近處胸膜0.4 cm。3組病人的性別、年齡、結(jié)節(jié)距肺表面距離、結(jié)節(jié)直徑、肺結(jié)節(jié)部位和結(jié)節(jié)影像表現(xiàn)等基線資料比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 3組并發(fā)癥發(fā)生率比較

本文3組并發(fā)癥發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

2.3 3組定位時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、確定結(jié)節(jié)位置時(shí)間及住院費(fèi)用比較

本文3組定位時(shí)間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=265.37，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組較三維重建組和微彈簧圈組的定位時(shí)間長（P<0.05），三維重建組較微彈簧圈組的定位時(shí)間長（P<0.05）。3組確定病變結(jié)節(jié)位置時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=2.98，P<0.05），三維重建組的時(shí)間長于微彈簧圈組和三維重建+微彈簧圈組（P<0.05）。3組使用閉合器釘倉數(shù)量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=2.51，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組使用數(shù)量少于三維重建組（P<0.05）。3組手術(shù)時(shí)間、住院總費(fèi)用和結(jié)節(jié)一次切除率差異無顯著意義（P＞0.05）。見表3。

3 討? 論

電視輔助胸腔鏡（VATS）手術(shù)在肺小結(jié)節(jié)治療中的安全性、有效性及微創(chuàng)性已獲得廣泛共識［3-5］。然而，由于很難在VATS手術(shù)中進(jìn)行非淺表肺結(jié)節(jié)的準(zhǔn)確定位，往往造成術(shù)后切緣距離不足，甚至殘留結(jié)節(jié)的發(fā)生［6］。準(zhǔn)確、有效的肺小結(jié)節(jié)定位及充分的術(shù)前手術(shù)路徑規(guī)劃成為手術(shù)成功的關(guān)鍵因素之一。磨玻璃結(jié)節(jié)術(shù)中快速定位常用方法有Hookwire定位針、微彈簧圈、亞甲藍(lán)等術(shù)前CT引導(dǎo)下的有創(chuàng)穿刺定位［7-9］。有創(chuàng)穿刺定位常會導(dǎo)致氣胸、疼痛、出血、胸膜反應(yīng)等并發(fā)癥的發(fā)生［10］。定位針脫靶、染色劑彌散導(dǎo)致定位失敗也時(shí)有發(fā)生［11］，造成術(shù)中無法快速定位結(jié)節(jié)位置，甚至出現(xiàn)離體標(biāo)本無法找到靶病灶而不得不擴(kuò)大切除的事件發(fā)生。

近年來，基于肺部增強(qiáng)CT圖像的術(shù)前三維重建技術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床［12］。影像醫(yī)師將胸部肺小結(jié)節(jié)CT圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建處理，使得二維CT圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體影像，可準(zhǔn)確判斷靶病灶的肺葉、肺段歸屬，進(jìn)行合理術(shù)前手術(shù)規(guī)劃，避免誤切未受累的肺葉、肺段，最大化保留正常肺組織功能；同時(shí)準(zhǔn)確判斷病灶與血管關(guān)系，避免誤斷段間靜脈，防止術(shù)后咯血等并發(fā)癥；此外還可以發(fā)現(xiàn)解剖變異，有

效提高肺段切除的整體安全精確率［13-15］。HAGI-WARA等［16］證明了術(shù)前三維成像技術(shù)在評估血管分支模式方面的有效性，大約97.8%的肺動脈分支能夠被準(zhǔn)確地識別出來，并且該技術(shù)明顯降低了術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。在KATO等［17］的研究中，有19%的病人根據(jù)模擬結(jié)果改變了原來的手術(shù)方案。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬三維結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實(shí)解剖結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)，通過建立虛擬三維解剖結(jié)構(gòu)，進(jìn)行術(shù)前合理手術(shù)路徑規(guī)劃，避免了手術(shù)的盲目性，極大增強(qiáng)了外科醫(yī)生對肺段、聯(lián)合亞段等復(fù)雜手術(shù)實(shí)施的信心［18-19］。但是三維重建技術(shù)是在肺組織處于膨脹狀態(tài)下完成的，術(shù)中肺處于萎陷狀態(tài)，不容易分辨肺表面解剖標(biāo)志線，并且靶病灶位置改變，當(dāng)在沒有更好的參照物情況下，仍然有切緣距離不足，甚至殘留結(jié)節(jié)的可能發(fā)生。

目前，任何一種單一定位方法都有其局限性。劉慶文等［20］通過應(yīng)用CT三維重建構(gòu)建肺部的解剖結(jié)構(gòu)，預(yù)先模擬手術(shù)，并聯(lián)合應(yīng)用Hookwire定位針技術(shù)定位肺結(jié)節(jié)，獲得良好效果。但當(dāng)病灶距離臟層胸膜太近時(shí)，Hookwire鉤易松脫，且在牽拉鉤子的過程中，甚至病人劇烈咳嗽時(shí)均會加重對肺組織的損傷，出現(xiàn)出血、劇烈胸痛等并發(fā)癥［21］。微彈簧圈主體構(gòu)造為螺旋不銹鋼絲，表面纏繞人造纖維毛，置入肺內(nèi)后有摩擦力且不會因呼吸運(yùn)動或器械鉗夾等因素的影響而移動位置，降低了脫鉤率［22］；其促血栓形成能力和內(nèi)皮化能力使定位嚴(yán)重出血風(fēng)險(xiǎn)降低［23］。我們前期研究亦證實(shí)，微彈簧圈相較于亞甲藍(lán)及Hookwire定位針定位具有精準(zhǔn)度高、并發(fā)癥少的特點(diǎn)［24］。本研究術(shù)前使用MIMICS虛擬三維重建軟件對胸部肺小結(jié)節(jié)CT圖像進(jìn)行三維重建處理。相比于傳統(tǒng)的CT成像方式，三維重建技術(shù)在許多方面都展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。通過對二維圖像的三維化，可以判斷靶病灶肺段、肺亞段歸屬，全方位、多角度觀察結(jié)節(jié)與重建血管、支氣管的關(guān)系。并可與軟件處理工具相配合，使醫(yī)生通過旋轉(zhuǎn)、平移、結(jié)節(jié)分析等操作對病灶的性質(zhì)和三維結(jié)構(gòu)關(guān)系獲得精確判斷，合理規(guī)劃手術(shù)路徑。本研究結(jié)果提示，雖然在結(jié)節(jié)術(shù)前定位時(shí)間上三維重建+微彈簧圈組較其他兩組時(shí)間顯著延長，但是在離體組織結(jié)節(jié)的尋找時(shí)間以及閉合器組件的使用數(shù)量上三維重建+微彈簧圈組明顯減少，減輕了病人的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；由于聯(lián)合了微彈簧圈定位方法，能更快定位靶病灶位置，提高切除效率，同時(shí)盡量少地切除健康肺組織，最大程度地保護(hù)了病人的肺功能。本研究結(jié)果還顯示，在并發(fā)癥發(fā)生率上，3組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但微彈簧圈定位作為有創(chuàng)操作，個(gè)別病例還是會有發(fā)生氣胸、出血、疼痛的風(fēng)險(xiǎn)。隨著術(shù)前微彈簧圈定位及對重建軟件操作越來越熟練，并發(fā)癥發(fā)生率會有所降低，術(shù)前定位的總時(shí)間將會逐步縮短，三維重建+微彈簧圈的聯(lián)合優(yōu)勢將更加突出。但由于仍需術(shù)前CT引導(dǎo)定位，對于位置特殊病變需反復(fù)CT掃描輔助定位，不可避免地使病人過多暴露于射線環(huán)境，對病人身體健康會造成損害。

綜上所述，胸腔鏡亞肺葉切除手術(shù)術(shù)前進(jìn)行肺三維重建虛擬手術(shù)規(guī)劃結(jié)合術(shù)前微彈簧圈定位，能夠直觀、準(zhǔn)確評估病變情況，合理規(guī)劃手術(shù)路徑，避免多切、誤切肺葉和肺段，盡可能保留病人更多的正常肺功能，實(shí)現(xiàn)快速、有效、精準(zhǔn)切除靶病灶的目的，而且不會增加術(shù)中出血、術(shù)后并發(fā)癥等情況，可以進(jìn)一步推廣和應(yīng)用于臨床。

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（本文編輯 周曉彬）